第一篇：改善工件材料切削加工性的方法

改善工件材料切削加工性的措施

改善工件材料的切削加工性通?？赏ㄟ^(guò)以下三種方法：

一、選擇加工性好的存在狀態(tài)

低碳鋼以冷拔及熱軋狀態(tài)最好加工；中碳鋼以部分秋花的珠光體組織最好加工；高碳鋼則以完全球化的的退火狀態(tài)加工性最好。

二、通過(guò)熱處理改善加工性

如工具鋼，一般經(jīng)退火處理可降低硬度、強(qiáng)度，提高加工性。白口鑄鐵可以加熱到950～1100℃，保溫、退火，來(lái)提高加工性。

有的工件材料通過(guò)調(diào)質(zhì)處理，提高硬度、強(qiáng)度，降低塑性來(lái)改善加工性。如車制不銹鋼2Cr13螺紋時(shí)，由于硬度太低，塑性較大，光潔度不易提高，當(dāng)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，硬度達(dá)到HRC28時(shí)，塑性下降，光潔度可以改善，生產(chǎn)效率也相應(yīng)提高。

還有一些工件材料，如氮化鋼，為了減小工件以加工表面的殘余應(yīng)力，可采取去應(yīng)力退火。

時(shí)效處理也是改善加工性的方法，如加工Cr20Ni80Ti3之前，先加熱到1000℃保持8小時(shí)，然后在900～950℃溫度下時(shí)效處理16小時(shí)，再在空氣里冷卻，這樣處理后可以提高切削加工性

用熱處理的方法改善加工性，要在工藝允許范圍內(nèi)進(jìn)行，而且具體采用哪一種熱處理規(guī)范，要跟據(jù)工廠的條件而定。

三、在工藝要求許可的范圍內(nèi)，選用加工性好的工件材料

如機(jī)床用的某些絲杠，可以選用易切鋼。自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)線生產(chǎn)中使用易切材料，對(duì)提高刀具耐用度及保證穩(wěn)定生產(chǎn)有重要作用。這是由于易切鋼中的金屬夾雜物（如MnS）具有潤(rùn)滑與脆化的作用，可以降低切削力，克服粘刀現(xiàn)象，并使切屑容易折斷。隨著切削加工技術(shù)和刀具材料的發(fā)展，工件材料的加工性也會(huì)發(fā)生變化。如電加工的出現(xiàn)，使一些原來(lái)認(rèn)為難加工的材料，變得不難加工。“群鉆”的發(fā)展，使碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼鉆孔的加工性差距變小了。

硬質(zhì)合金的不斷改進(jìn)，新刀具材料的不斷涌現(xiàn)，將使各種的加工性差距逐漸縮小。隨著新的工件材料（如耐熱材料、高強(qiáng)度材料、高硬材料、高純材料）的出現(xiàn)，高精度、高光潔度加工以及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，必然給工件材料的切削加工性帶來(lái)新的矛盾，這就要求人們進(jìn)一步的去認(rèn)識(shí)它、分析和解決它。

第二篇：工件高硬度的加工方法（推薦）

高硬度工件加工方法

高硬度鋼、硬粉末金屬、超耐熱合金以及雙金屬材料在工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣。用這些材料制作的產(chǎn)品幾乎堅(jiān)不可摧，同時(shí)也給人們帶來(lái)了新的難題：怎樣才能以最經(jīng)濟(jì)的方式將這些材料加工成最后的產(chǎn)品。令人欣慰的是刀具供應(yīng)廠家在開(kāi)發(fā)銑削和車削加工高硬度材料的刀片方面有了新的進(jìn)展。目前，涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、聚晶氮化硼（CBN）、以及聚晶金剛石（PCD）材料的刀片都得到了應(yīng)用。這些先進(jìn)材料制成的特殊形狀的刀片，表層附著的特殊涂層在加工時(shí)可以承受機(jī)械沖擊和磨損時(shí)產(chǎn)生的熱量。但是，使用這些刀片時(shí)還需要其他外部條件，其中之一就是需要經(jīng)驗(yàn)豐富的刀具供應(yīng)商的密切配合。

刀片的費(fèi)用相對(duì)較低，硬質(zhì)合金刀片的成本約占總加工費(fèi)用的3%，CBN刀片經(jīng)過(guò)強(qiáng)化、導(dǎo)角，在加工硬度超過(guò)50RC的材料時(shí)，可以防止刀刃崩刃。

CBN刀片占到5-6%，所以使用便宜的刀片是一種錯(cuò)誤的節(jié)約方式。采用先進(jìn)材料的刀片可以在短期內(nèi)收回投資，且廢品率很低。

另一方面，在一副大銑刀上裝上刀片未必就是一個(gè)代價(jià)昂貴的錯(cuò)誤。CBN刀片的費(fèi)用是硬質(zhì)合金刀片的8-10倍。在使用這些先進(jìn)材料的刀片時(shí)，如果切削速度和進(jìn)給量不正確，將影響產(chǎn)品質(zhì)量和刀具壽命。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)庫(kù)存儲(chǔ)備困難，選擇合適的刀片需要正確評(píng)價(jià)加工效益及整個(gè)工藝過(guò)程。物有所值 從整個(gè)加工過(guò)程來(lái)看，如果考慮調(diào)校和更換刀片的時(shí)間的話，即使使用費(fèi)用較低的硬質(zhì)合金刀具來(lái)滿足公差和表面精度要求，那么這筆費(fèi)用也是昂貴的。只有對(duì)生產(chǎn)能力、加工周期以及刀片性能綜合協(xié)調(diào)，才能最終形成真正的加工能力。

有一個(gè)很好的例子，在一次專門的小批量加工中，使用涂層硬質(zhì)合金刀片，成功的對(duì)一個(gè)燒結(jié)碳化鋇燃?xì)鉁u輪葉片進(jìn)行銑削加工。在切削速度為120sfm時(shí)，只用5-10分鐘就完成了切削。在高硬度材料的大批量加工中，15-30分鐘的刀片壽命是可以接受的。但對(duì)于小批量工件，較短的刀具壽命和經(jīng)常性的更換刀具并不是主要缺陷。然而，在滿負(fù)荷生產(chǎn)中延長(zhǎng)刀片壽命變得很重要，這樣可以減少換刀時(shí)間、換刀人員、提高機(jī)器利用率和生產(chǎn)力。現(xiàn)在硬質(zhì)合金刀片可以很好加工渦輪葉片，如果加工量很大時(shí)，就應(yīng)采用硬度更高、費(fèi)用更昂貴的CBN刀片。

使用先進(jìn)材料刀片進(jìn)行加工必須選取正確的進(jìn)刀深度和切削速度。Sandvik

Coromant公司的CBN刀片經(jīng)過(guò)強(qiáng)化、導(dǎo)角，在加工硬度超過(guò)50RC的材料時(shí)，可以防止刀片崩刃。盡管CBN刀片剛性和韌性都很好，但仍需要修正切削機(jī)床的參數(shù)以保證加工精度的要求，切削速度偏差超過(guò)10%就會(huì)對(duì)加工效果產(chǎn)生很大的影響。

如果你需要加工高硬度材料，請(qǐng)考慮與你的刀具供應(yīng)商聯(lián)系，他們可以根據(jù)其他用戶解決類似問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)為你提供解決方案。如果需要作試驗(yàn)，反復(fù)試驗(yàn)通常從硬質(zhì)合金刀片開(kāi)始，再逐步試用理度較高且較貴的刀片?，F(xiàn)代刀片幾何學(xué)、高剛性刀柄以及精確的加工程序使價(jià)格較低的硬質(zhì)合金恨片能夠勝任艱巨的切削工作。如果不使用硬質(zhì)合金刀片，則需要根據(jù)具體情況選擇其它刀片，但種類繁多的材料還是會(huì)給加工造成很大困難。

硬化鋼

合金鋼在各領(lǐng)域應(yīng)用很廣，其硬度正在逐步提高。以前工具鋼的硬度一般是45RC，現(xiàn)在，經(jīng)淬火處理的鋼材硬度達(dá)到63RC的情況在模具制造業(yè)中已很普遍。模具廠家以前都是在熱處理以前進(jìn)行切削，現(xiàn)在為避免熱處理引起的變形，必須在熱處理硬化后對(duì)高硬度工具鋼進(jìn)行精加工。在對(duì)高硬度合金進(jìn)行銑削加工時(shí)，產(chǎn)生的熱量和壓力會(huì)導(dǎo)致塑性變形而加速刀片磨損。

盡管如此，仍可以經(jīng)濟(jì)地用硬質(zhì)合金刀片加工高硬度鋼。比如在航天工業(yè)的加工中，一家專業(yè)航天器材制造商在一塊大的300M-4340改良型鍛造硬化鋼上重鏜孔時(shí)，轉(zhuǎn)而使用Sandvik

GC1025硬質(zhì)合金刀片。大部分金屬材料都是在熱處理以前，硬度為30-32RC時(shí)進(jìn)行加工的，然而，為了修正變形，必須對(duì)大工件上精密度要求高的孔進(jìn)行復(fù)鏜，這時(shí)材料硬度高達(dá)54-55RC。

一些硬度達(dá)到60RC的材料中的碳化物顆粒的硬度達(dá)到90RC，在加工這些材料時(shí)，涂層硬質(zhì)合金刀片易受磨損。

因?yàn)楣ぜ^厚，給加工增加了難度，需要對(duì)其重復(fù)鏜三次才能達(dá)到公差要求和表面精度要求。在第一次鏜孔還沒(méi)完成時(shí)，就因?yàn)榻饘偬沾傻毒咂茡p而中斷了。這給我們一個(gè)警示：破損的刀刃有可能毀壞整個(gè)工件。相反，擁有堅(jiān)硬的PVD涂層和鋒利刀刃的先進(jìn)的精細(xì)的硬質(zhì)合金刀片，可以持續(xù)進(jìn)行6-9次切削。為了使用硬質(zhì)合金刀片，供應(yīng)商推薦將切削速度從300sfm降低為175sfm,但仍保持相同的切削深度。用硬質(zhì)合金刀片以低切削速度進(jìn)行三次鏜孔加工耗時(shí)80分鐘左右，而陶瓷合金刀具加工時(shí)間為一個(gè)小時(shí)。更重要的是，其附加的安全刀刃將因刃口破損而損傷貴重工件的可能性降到最小。

為找到用硬質(zhì)合金刀片銑削高硬度鋼材的合適的加工參數(shù)，切削速度一般從100sfm開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)性切削的速度可以由150sfm逐漸增加到180sfm。通常進(jìn)給速度為0.003-0.004英寸每齒。對(duì)于刀片的幾何外形，零角度或微小的負(fù)前角刀片比正前角刀片的刃口強(qiáng)度高。圓形硬質(zhì)合金刀片在加工高硬度材料時(shí)同樣有優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)闆](méi)有容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的尖角。在選擇硬質(zhì)合金刀具時(shí)，主要考慮其強(qiáng)度等級(jí)。安全性高的刃口可以承受很大的徑向切削力，以及刀片接觸和離開(kāi)高硬度鋼時(shí)產(chǎn)生的沖擊。另一方面，這些經(jīng)過(guò)特別處理的抗高溫材料可以承受加工硬度達(dá)60RC的鋼材時(shí)產(chǎn)生的熱量，附有氧化鋁涂層的抗沖擊硬質(zhì)合金刀片也能承受銑削時(shí)產(chǎn)生的高溫。燒結(jié)金屬

由于粉末冶金技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了應(yīng)用漸廣的高硬度燒結(jié)金屬。一家生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)了一種含有鎢、碳化鋇的鎳粉合金，其硬度可以達(dá)到53RC-60RC。在鎳合金的矩陣結(jié)構(gòu)中的碳化物顆粒硬度高達(dá)90RC。在加工這些材料時(shí)，涂層硬質(zhì)合金刀片的刃面很快磨損，最初的刃口被磨平，這是由于顯微結(jié)構(gòu)中的超硬顆粒產(chǎn)生的細(xì)微振動(dòng)會(huì)加速刀片的磨損。在加工這種高硬度材料時(shí)，硬質(zhì)合金刀片也可能受剪切力而破碎。

CBN刀片提供了一種效率很高的加工含有鎢和碳化鋇的高硬度粉末金屬的方法，其先進(jìn)的幾何形狀可以克服細(xì)微振動(dòng)。一位加工粉末合金的用戶發(fā)現(xiàn)，使用CBN刀片比最好的硬質(zhì)合金刀片的壽命要長(zhǎng)2000倍。用一個(gè)有五塊刀片的平面銑刀，以200sfm的切削速度和0.007英寸/齒的進(jìn)給速度加工高硬度工件，結(jié)果比電火花加工的速度要快75%。

要充分利用CBN，切削參數(shù)必須保持在嚴(yán)格的范圍：切削速度160sfm,進(jìn)給速度0.004-0.006英寸/齒，看起來(lái)有點(diǎn)慢，但對(duì)于加工燒結(jié)金屬來(lái)說(shuō)，已經(jīng)是高的加工效率了。精確的加工參數(shù)最好通過(guò)30-60秒的試切來(lái)確定。先從低速開(kāi)始，再逐漸加速，直到切削刃出現(xiàn)過(guò)多磨損，這樣才能取得最好的臨界值。

加工高硬度金屬時(shí)，通常是干式加工，主要是為了保證切削刃的等溫性。在大多數(shù)情況下，帶有雙負(fù)前角的圓形刀片是效率最高的，這時(shí)切削深度限制在0.04-0.08英寸以內(nèi)。

由于銑削不是連續(xù)加工，在加工洛氏硬度超過(guò)60或更高的材料時(shí)，產(chǎn)生的持續(xù)不斷的沖擊會(huì)造成獨(dú)特的加工應(yīng)力。因此機(jī)器和刀具必須保持最大的剛度，最小的外伸懸臂，以及最大的強(qiáng)度，以便于承受在加工中產(chǎn)生的沖擊載荷。超耐熱合金

航天工業(yè)中開(kāi)發(fā)的超耐熱合金（HRSAs）越來(lái)越多的應(yīng)用到了汽車工業(yè)、醫(yī)療機(jī)械、半導(dǎo)體、以及電站設(shè)備等方面。常見(jiàn)的超耐熱合金有Inconel 718、625、沃斯帕洛伊合金、鈦6Al4V，現(xiàn)在又增添了鈦合金以及鋁鎂合金。所有的這些材料都給加工增加了難度。

超耐熱合金的硬度很高，一些鈦金屬的硬度高達(dá)330布氏硬度。使用傳統(tǒng)的金屬刀具，在切削帶溫度將高達(dá)2000°F，將會(huì)弱化分子間的約束力，形成金屬流動(dòng)層。而如果用超耐熱合金刀具，在整個(gè)切削過(guò)程中，刀具將一直保持硬度不變。

超耐熱合金在加工時(shí)也會(huì)產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致刀片過(guò)早失效。加工超耐熱合金的難度是多方面的，未剝落的材料被磨蝕劑覆蓋，其鋒利的邊緣甚至?xí)斓啬p刀片的切削刃。

考慮到這些切削困難，加工超耐熱合金時(shí)一般速度較慢。比如用Sandvik GC2040型刀片加工Inconel

718材料的剎車零件時(shí)，切削速度為200 sfm；

圓形硬質(zhì)合金刀片在加工高硬度材料時(shí)同樣有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)闆](méi)有尖角結(jié)構(gòu)，所以有很高的強(qiáng)度。

用Sandvik 7020 CBN 刀片加工同種金屬時(shí)，切削速度調(diào)整為260 sfm。而用無(wú)涂層的硬質(zhì)合金刀片切削工具鋼時(shí)，速度為400

00 sfm。加工超耐熱合金所采用的進(jìn)刀量與加工工具鋼的差不多。選擇加工超耐熱合金的刀片時(shí)主要考慮材料和工件。正前角硬質(zhì)合金刀片用來(lái)加工超耐熱合金材料的薄壁工件效率很高。但是，加工厚壁工件時(shí)，需要負(fù)前角的金屬陶瓷刀片，因?yàn)檫@種刀片的切削效率要高一些。在大多數(shù)高硬度加工中采用干式加工以保證切削刃的同溫性，而鈦金屬的加工，即使是很慢的切削速度也需要采取冷卻措施。

加工中超耐熱合金的不斷硬化將加速切削刃刃尖的磨損。沒(méi)有尖角的圓形刀片，它的切削刃強(qiáng)度很高，但超耐熱合金的加工硬化現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致刀刃產(chǎn)生缺口。連續(xù)加工中改變切削深度，可以避免形成加工硬化帶，防止刀具產(chǎn)生缺口，延長(zhǎng)刀具壽命。吃刀深度可以這樣變化：第一次0.3英寸，第二次0.125英寸，第三次0.1英寸。雙金屬材料

雙金屬元件是將硬度較高的材料放在易磨損區(qū)域，其它區(qū)域?yàn)檩^軟的金屬。這種方式在汽車工業(yè)和其它一些領(lǐng)域應(yīng)用很廣，但同時(shí)也給加工帶來(lái)了困難。CBN切割硬度大于50RC的材料時(shí)效率很高，但如果切削較軟的金屬的話，反而會(huì)破碎。PCD刀片可以加工象鋁金屬，但用來(lái)加工鐵類金屬時(shí)，卻會(huì)產(chǎn)生過(guò)多磨損。

要高效的加工雙金屬工件，需要對(duì)用戶、刀具供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商提供的加工程序進(jìn)行調(diào)整。有這樣一個(gè)例子，前文提到的高硬度粉末合金，通過(guò)高溫等靜壓機(jī)壓制在價(jià)格較低的316不銹鋼底層上。通過(guò)編程將螺旋形走刀路徑輸入機(jī)床，并選用最優(yōu)的進(jìn)刀量和切削速度，首先加工粉末合金，然后再加工其底層金屬。這樣可以避免上述問(wèn)題的發(fā)生。

為了提高雙金屬汽缸體的加工效率，汽車制造商必須解決好如何加工研磨鋁合金與鑄鐵的汽缸襯墊的問(wèn)題。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)意味著，硬度較高的鑄鐵耐磨區(qū)不可能與較軟的鋁金屬完全隔離。但是我們可以通過(guò)機(jī)床程序選擇很低的切削速度和很淺的吃刀深度來(lái)解決這一問(wèn)題，這樣我們可以只用抗磨的PCD刀片就能加工鋁層和鑄鐵層，而不需要頻繁的更換切削刀具。

第三篇：線切割加工工件表面質(zhì)量的改善與提高

線切割加工工件表面質(zhì)量的改善與提高

電火花線切割機(jī)按切割速度可分為高速走絲和低速走絲兩種，低速走絲線切割機(jī)所加工的工件表面粗糙度和加工精度比高速走絲線切割機(jī)稍好，但低速走絲線切割機(jī)床的機(jī)床成本和使用成本都比較高，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有普及，而我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的高速走絲線切割機(jī)床它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床成本和使用成本低，易加工大厚度工件，經(jīng)近40年發(fā)展，已成為我國(guó)產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的機(jī)床種類之一，在模具制造、新產(chǎn)品試制和零件加工中得到了廣泛應(yīng)用。

由于高速絲線切割機(jī)是采取線電極高速往復(fù)供絲的方式，線電極的損耗均勻地分布在近300米電極絲上，雖然電極絲的損耗極小，但電火花線切割機(jī)工作時(shí)影響其加工工件表面質(zhì)量的因素很多，更需要對(duì)其有關(guān)加工工藝參數(shù)進(jìn)行合理選配，才能保證所加工工件表面質(zhì)量。

對(duì)線切割加工質(zhì)量有直接影響的因素主要涉及人員、設(shè)備、材料等方面。為了改善加工工件表面質(zhì)量，可以從影響最大的人為因素、機(jī)床因素和材料因素等三方面來(lái)考慮對(duì)加工質(zhì)量的控制方式和改進(jìn)方法。筆者在教學(xué)、科研和生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)影響線切割加工工件表面質(zhì)量的相關(guān)因素方面做了一些探索和研究，積累了少許行之有效的工作經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)介紹如下。

一 影響線切割加工工件表面質(zhì)量的人為因素的控制與改善

人為因素的控制與改善主要包括加工工藝的確定和加工方法的選擇，這可以通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)：

（1）合理安排切割路線。該措施的指導(dǎo)思想是盡量避免破壞工件材料原有的內(nèi)部應(yīng)力平衡，防止工件材料在切割過(guò)程中因在夾具等的作用下，由于切割路線安排不合理而產(chǎn)生顯著變形，致使切割表面質(zhì)量下降。例如：工件與其夾持部分的分離應(yīng)安排在最后，使加工中剛性較好。如下圖，其中a為錯(cuò)誤的切割路線，b為正確的切割路線。

(2)正確選擇切割參數(shù)。對(duì)于不同的粗、精加工，其絲速和絲的張力應(yīng)以參數(shù)表為基礎(chǔ)作適當(dāng)調(diào)整，為了保證加工工件具有更高的精度和表面質(zhì)量，可以適當(dāng)調(diào)高線切割機(jī)的絲張力，雖然制造線切割機(jī)床的廠家提供了適應(yīng)不同切割條件的相關(guān)參數(shù)，但由于工件的材料、所需要的加工精度以及其他因素的影響，使得人們不能完全照搬書本上介紹的切割條件，而應(yīng)以這些條件為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際需要作相應(yīng)的調(diào)整。例如若要加工厚度為27mm的工件，則在加工條件表中找不到相當(dāng)?shù)那闆r，這種條件下，必須根據(jù)厚度在20mm～30mm間的切割條件做出調(diào)整，主要辦法是：加工工件的厚度接近哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)厚度就選擇其為應(yīng)設(shè)定的加工厚度。

(3)采用近距離加工。為了使工件達(dá)到高精度和高表面質(zhì)量，根據(jù)工件厚度及時(shí)調(diào)整絲架高度，使上噴嘴與工件的距離盡量靠近，這樣就可以避免因上噴嘴離工件較遠(yuǎn)而使線電極振幅過(guò)大影響加工工件的表面質(zhì)量。

(4)注意加工工件的固定。當(dāng)加工工件即將切割完畢時(shí)，其與母體材料的連接強(qiáng)度勢(shì)必下降，此時(shí)要防止因加工液的沖擊使得加工工件發(fā)生偏斜，因?yàn)橐坏┌l(fā)生偏斜，就會(huì)改變切割間隙，輕者影響工件表面質(zhì)量，重者使工件切壞報(bào)廢，所以要想辦法固定好被加工工件。

二 影響線切割加工工件表面質(zhì)量的機(jī)床因素的控制與改善

高速走絲電火花線切割機(jī)屬于高精度機(jī)床，機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)非常重要，因?yàn)榧庸すぜ母呔群透哔|(zhì)量是直接建立在機(jī)床的高精度基礎(chǔ)上的，因此在每次加工之前必須檢查機(jī)床的工作狀態(tài)，才能為獲得高質(zhì)量的加工工件提供條件。需注意的環(huán)節(jié)和應(yīng)采取的措施如下：

?(1)在加工前，必須檢查電極絲，電極絲的張力對(duì)加工工件的表面質(zhì)量也有很大的影響，加工表面質(zhì)量要求高的工件，應(yīng)在不斷絲的前提下盡可能提高電極絲的張力。 ?(2)高速走絲線切割機(jī)一般采用乳化油與水配制而成的工作液?；鸹ǚ烹姳仨氃诰哂幸欢ń^緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，工作液的絕緣性能可使擊穿后的放電通道壓縮，從而局限在較小的通道半徑內(nèi)火花放電，形成瞬時(shí)和局部高溫來(lái)熔化并氣化金屬，放電結(jié)束后又迅速恢復(fù)放電間隙成為絕緣狀態(tài)。絕緣性能太低，則工作液成了導(dǎo)電體，而不能形成火花放電；絕緣性能太高，則放電間隙小，排屑難，切割速度降低。加工前要根據(jù)不同的工藝條件選擇不同型號(hào)的乳化液。再者必須檢查與冷卻液有關(guān)的條件，檢查加工液的液量及贓污程度，保證加工液的絕緣性能、洗滌性能、冷卻性能達(dá)到要求。

?(3)必須檢查導(dǎo)電塊的磨損情況。高速走絲線切割機(jī)一般在加工了50～80小時(shí)后就須考慮改變導(dǎo)電塊的切割位置或者更換導(dǎo)電塊，有臟污時(shí)需用洗滌液清洗。必須注意的是：當(dāng)變更導(dǎo)電塊的位置或者更換導(dǎo)電塊時(shí)，必須重新校正電極絲的垂直度，以保證加工工件的精度和表面質(zhì)量。

?(4)檢查導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，若轉(zhuǎn)動(dòng)不好則應(yīng)更換，還必須仔細(xì)檢查上、下噴嘴的損傷和臟污程度，用清洗液清除臟物，有損傷時(shí)需及時(shí)更換。還應(yīng)經(jīng)常檢查貯絲筒內(nèi)絲的情況，絲損耗過(guò)大就會(huì)影響加工精度及表面質(zhì)量，需及時(shí)更換。此外，導(dǎo)電塊、導(dǎo)輪和上、下噴嘴的不良狀況也會(huì)引起線電極的振動(dòng)，這時(shí)即使加工表面能進(jìn)行良好的放電，但因線電極振動(dòng)，加工表面也很容易產(chǎn)生波峰或條紋，最終引起工件表面粗糙度變差。

(5)保持穩(wěn)定的電源電壓。電源電壓不穩(wěn)定會(huì)造成電極與工件兩端不穩(wěn)定，從而引起擊穿放電過(guò)程不穩(wěn)定而影響工件的表面質(zhì)量。

三 影響線切割加工工件表面質(zhì)量的材料因素的控制與改善

為了加工出尺寸精度高、表面質(zhì)量好的線切割產(chǎn)品，必須對(duì)所用工件材料進(jìn)行細(xì)致考慮：

(1)由于工件材料不同，熔點(diǎn)、氣化點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)等都不一樣，因而即使按同樣方式加工，所獲得的工件表面質(zhì)量也不相同，因此必須根據(jù)實(shí)際需要的表面質(zhì)量對(duì)工件材料作相應(yīng)的選擇。例如要達(dá)到高精度，就必須選擇硬質(zhì)合金類材料，而不應(yīng)該選不銹鋼或未淬火的高碳鋼等，否則很難達(dá)到所需要求。(2)由于工件材料內(nèi)部殘余應(yīng)力對(duì)加工的影響較大，在對(duì)熱處理后的材料進(jìn)行加工時(shí)，由于大面積去除金屬和切斷加工會(huì)使材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對(duì)平衡受到破壞，從而可能影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。為了避免這些情況，應(yīng)選擇鍛造性好、淬透性好、熱處理變形小的材料。

(3)加工過(guò)程中應(yīng)將各項(xiàng)參數(shù)調(diào)到最佳狀態(tài)，以減少斷絲現(xiàn)象。如果發(fā)生斷絲勢(shì)必會(huì)回到起始點(diǎn)，重新上絲再次進(jìn)行加工，使加工工件表面質(zhì)量和加工精度下降。在加工過(guò)程中還應(yīng)注意傾聽(tīng)機(jī)床發(fā)出的聲音，正常加工的聲音應(yīng)為很光滑的“哧-哧”聲。同時(shí)，正常加工時(shí)，機(jī)床的電流表、電壓表的指針應(yīng)是振幅很小，處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)給速度均勻而且平穩(wěn)。

影響電火花線切割加工工件表面質(zhì)量的因素很多，但只要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的分析和科學(xué)的分類，就可以對(duì)這類復(fù)雜而且零亂的因素進(jìn)行控制與調(diào)配，從而改善和提高工件表面質(zhì)量

第四篇：第一章 切削加工基礎(chǔ)知識(shí)

第一章 切削加工基礎(chǔ)知識(shí)

一、本章的教學(xué)目的與要求

本章主要介紹了機(jī)械加工基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)應(yīng)掌握切削運(yùn)動(dòng)及切削用量概念；切削刀具及其材料基本知識(shí)；切削過(guò)程的物理現(xiàn)象及控制；砂輪及磨削過(guò)程基本知識(shí)；材料切削加工性概念；機(jī)械加工工藝過(guò)程基本概念；機(jī)械加工質(zhì)量的概念等。掌握本章內(nèi)容為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)，為初步具備分析、解決工藝問(wèn)題的能力打基礎(chǔ)，為學(xué)生了解現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和模式及其發(fā)展打基礎(chǔ)。學(xué)生學(xué)習(xí)本章要注意理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，才能更好體會(huì)，加深理解?？赏ㄟ^(guò)課堂討論、作業(yè)練習(xí)、實(shí)驗(yàn)、校內(nèi)外參觀等及采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教學(xué)手段學(xué)習(xí)，以取得良好的教學(xué)效果。為學(xué)好本章內(nèi)容，可參閱鄧文英主編《金屬工藝學(xué)》第4版、傅水根主編《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》(金屬工藝學(xué)冷加工部分)、李愛(ài)菊等主編《現(xiàn)代工程材料成形與制造工藝基礎(chǔ)》下冊(cè)及相關(guān)機(jī)械制造方面的教材和期刊。

二、授課主要內(nèi)容

1切削運(yùn)動(dòng)和切削要素

主要學(xué)習(xí)零件表面的形成、切削運(yùn)動(dòng)、切削用量、切削層參數(shù) 2切削刀具和切削過(guò)程

主要學(xué)習(xí)切削刀具材料、車刀、刨刀、鏜刀、麻花鉆、銑刀的結(jié)構(gòu)及刀具幾何角度，切削的形成及形態(tài)、積屑瘤、切削力、切削熱和切削溫度、刀具磨損和刀具耐用度

3磨具和磨料切削 主要學(xué)習(xí)磨具和磨削原理 4材料的切削加工性

主要學(xué)習(xí)衡量材料切削加工性能的指標(biāo)、常用材料的切削加工性、改善材料切削加工性的方法

5機(jī)械加工工藝過(guò)程基本概念

主要學(xué)習(xí)工藝過(guò)程的基本概念、工件的安裝和夾具、基準(zhǔn)及其選擇原則、工件在夾具中的定位

6機(jī)械加工質(zhì)量的概念

主要學(xué)習(xí)機(jī)械加工精度、機(jī)械加工表面質(zhì)量

三、重點(diǎn)、難點(diǎn)及對(duì)學(xué)生的要求（掌握、熟悉、了解、自學(xué)）

讓學(xué)生重點(diǎn)掌握切削運(yùn)動(dòng)及切削用量概念、切削刀具及其材料基本知識(shí)、切削過(guò)程、砂輪及磨削過(guò)程、材料切削加工性、機(jī)械加工工藝過(guò)程基本概念；機(jī)械加工質(zhì)量等概念。

四、要外語(yǔ)詞匯

主運(yùn)動(dòng)：primary motion 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：feed movement 車刀：turning tools 刀具材料：cutting tools materials 切削過(guò)程：cutting process 磨具：abrasive grinding tools 表面質(zhì)量：machining quality of machined surfaces

五、輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標(biāo)本、示數(shù)等）

主講（板書）+課堂討論+作題練習(xí)+實(shí)驗(yàn)+多媒體課件+實(shí)物

六、復(fù)習(xí)思考題

1.試說(shuō)明下列加工方法的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：

a.車端面；b.在鉆床上鉆孔；c.在銑床上銑平面；d.在牛頭刨床上刨平面；e.在平面磨床上 磨平面。

2.試說(shuō)明車削時(shí)的切削用量三要素，并簡(jiǎn)述粗、精加工時(shí)切削用量的選擇原則。

3.車外圓時(shí)，已知工件轉(zhuǎn)速n=320 r/min，車刀進(jìn)給速度vf=64 mm/min，其它條件如題圖1-1所示，試求切削速度vc、進(jìn)給量f、背吃刀量ap、切削層公稱橫截面積AD、切削層公稱寬度bD和厚度hD。

4.彎頭車刀刀頭的幾何形狀如題圖1-2所示，試分別說(shuō)明車外圓、車端面(由外向中心進(jìn)給)時(shí)的主切削刃、刀尖、前角γ0、主后角ao、主偏角kr和副偏角kr'。

題圖1-1

題圖1-2 5.簡(jiǎn)述車刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃傾角的作用及選擇原則。

6.機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀有哪些優(yōu)點(diǎn)? 7.刀具切削部分材料應(yīng)具備哪些基本性能?常用的刀具材料有哪些? 8.高速鋼和硬質(zhì)合金在性能上的主要區(qū)別是什么?各適合做哪些刀具? 9.切屑是如何形成的?常見(jiàn)的有哪幾種? 10.積屑瘤是如何形成的?它對(duì)切削加工有哪些影響?生產(chǎn)中最有效的控制積屑瘤的手段是什么? 11.設(shè)用γ0=15°, ao=8°, kr=75°, kr'=10°,?s =0°的硬質(zhì)合金車刀，在C6132型臥式車床上車削45鋼(正火，187HBS)軸件的外圓，切削用量為vc=100 mm/min、f=0.3 mm/r、ap=4 mm，試用切削層單位面積切削力kc計(jì)算切削力Fc和切削功率Pm。若機(jī)床傳動(dòng)效率η=0.75，機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率PE=4.5 kW，試問(wèn)電動(dòng)機(jī)功率是否足夠? 12.切削熱對(duì)切削加工有什么影響? 13.背吃刀量和進(jìn)給量對(duì)切削力和切削溫度的影響是否一樣?如何運(yùn)用這一規(guī)律指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐? 14.切削液的主要作用是什么?常根據(jù)哪些主要因素選用切削液? 15.刀具的磨損形式有哪幾種?在刀具磨損過(guò)程中一般分為幾個(gè)磨損階段?刀具壽命的含義和作用是什么? 16.試分析砂輪磨削金屬與刀具切削金屬的過(guò)程及原理有何異同?原因何在? 17.如何評(píng)價(jià)材料切削加工性的好壞?最常用的衡量指標(biāo)?如何改善材料切削加工性? 18.什么是生產(chǎn)過(guò)程、工藝過(guò)程、工序和安裝? 19.生產(chǎn)類型有哪幾種? 汽車、電視機(jī)、金屬切削機(jī)床、大型軋鋼機(jī)的生產(chǎn)各屬于哪種生產(chǎn)類型? 各有何特征? 20.機(jī)械加工中，工件的安裝方法有哪幾類? 各適用于什么場(chǎng)合? 21.什么是夾具? 按其用途不同，夾具分為哪幾類? 各適用于什么場(chǎng)合? 22.何謂基準(zhǔn)?根據(jù)作用的不同，基準(zhǔn)分為哪幾種? 23.何謂粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)? 試述粗、精基準(zhǔn)的選擇原則各是什么? 24.試選擇如題圖1-3所示三個(gè)零件的粗、精基準(zhǔn)。其中題圖1-3a是齒輪，m=2,Z=37，毛坯為熱軋棒料；題圖1-3b是液壓油缸，毛坯為鑄鐵件，孔已鑄出；題圖1-3c是飛輪，毛坯為鑄件。均為批量生產(chǎn)。圖中除了標(biāo)有不加工符號(hào)的表面外，均為加工表面。25.何謂工件的六點(diǎn)定位原理?加工時(shí)，工件是否都要完全定位? 26.什么是加工精度?包括哪些內(nèi)容? 27.機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義是什么?它與表面粗糙度有何區(qū)別?圖樣上常標(biāo)注哪一項(xiàng)?

題圖1-3

七、參考教材（資料）孫大涌主編.先進(jìn)制造技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 2 李偉光主編.現(xiàn)代制造技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 3 機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)：機(jī)械制造工藝及設(shè)備卷(二)第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 4 鄧文英主編.金屬工藝學(xué)第4版.北京：高等教育出版社，2000 5 吳桓文主編.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)(Ⅲ)機(jī)械加工工藝基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1990 6 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 7 張世昌，李 旦等.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001 8 傅水根主編.機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)(金屬工藝學(xué)冷加工部分).北京：清華大學(xué)出版社，1998 9 李愛(ài)菊，王守成等.現(xiàn)代工程材料成形與制造工藝基礎(chǔ)(下冊(cè)).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 10 賈青云，李冬妮等.現(xiàn)代汽車制造技術(shù)之機(jī)械加工：世界汽車技術(shù)發(fā)展跟蹤研究(一).汽車工藝與材料，2002，(4)11 苗赫濯，齊龍浩等.新型陶瓷刀具在機(jī)械工程中的應(yīng)用.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2002，38(2)

第一章 機(jī)械加工基礎(chǔ)知識(shí)

切削加工是使用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)，在工具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，把工件上多余的材料層切除，使工件獲得規(guī)定的幾何參數(shù)(尺寸、形狀、位置)和表面質(zhì)量的加工方法。

第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)及切削要素

一、零件表面的形成

1.基本表面：外圓面、內(nèi)圓面(孔)、平面 2.成形面：螺紋、齒輪的齒形等

這些表面可分別用圖1-1所示的相應(yīng)加工方法來(lái)獲得。

圖1-1 零件不同表面加工時(shí)的切削運(yùn)動(dòng)

二、切削運(yùn)動(dòng)

切削運(yùn)動(dòng)(cutting motions)：在切削加工中，刀具和工件間必須有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，也可以是連續(xù)的或間歇的 切削運(yùn)動(dòng)包括主運(yùn)動(dòng)(圖中Ⅰ)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(圖中Ⅱ)。

主運(yùn)動(dòng)(primary motion)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，促使刀具接近工件而實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動(dòng)。如圖1-2所示工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)速度最高，消耗功率最大。主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(feed movement)使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加上主運(yùn)動(dòng)，即可連續(xù)地切除余量，如圖1-2所示車刀的移動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是1個(gè)或多個(gè)

圖1-2 切削運(yùn)動(dòng)和加工表面

三、切削用量

切削用量(cutting conditions)包括切削速度vc、進(jìn)給量f(或進(jìn)給速度vf)和背吃刀量aP；三要素。

1.切削速度

切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為切削速度(cutting speed)，以vc表示，單位為m/s或m/min。

若主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(如車削、銑削等)，切削速度一般為其最大線速度。 vc??dn1000 m/s或m/min 式中：d—工件(或刀具)的直徑，mm；n—工件(或刀具)的轉(zhuǎn)速，r/s或r/min。

若主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)(如刨削、插削等)，則常以其平均速度為切削速度，即：  vc?2Lnr m/s或m/min 1000式中：L—往復(fù)行程長(zhǎng)度，mm；nr——主運(yùn)動(dòng)每秒或每分鐘的往復(fù)次數(shù)，str/s或str/min。

2.進(jìn)給量

刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量稱為進(jìn)給量(feed rate)。

用單齒刀具(如車刀、刨刀等)加工時(shí)，進(jìn)給量常用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程刀具在進(jìn)給

運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量來(lái)度量，稱為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量或每行程進(jìn)給量，以f表示，單位為mm/r或mm/str。

用多齒刀具(如銑刀、鉆頭等)加工時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱進(jìn)給速度，以vf表示，單位為mm/s或mm/min。刀具每轉(zhuǎn)或每行程中每齒相對(duì)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的位移量，稱每齒進(jìn)給量，以fz表示，單位為mm/z。fz、f、vf之間有如下關(guān)系：

 vf?fn?fzzn mm/s或mm/min 式中：n—刀具或工件轉(zhuǎn)速，r/s或r/min；z—刀具的齒數(shù)。

3.背吃刀量

在通過(guò)切削刃上選定點(diǎn)并垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向的切削層尺寸平面中，垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量的切削層尺寸，稱為背吃刀量(back engagement of the cutting edge)，以aP表示，單位為mm。如圖1-2所示，車外圓時(shí)，aP可用下式計(jì)算，即  ap?dw?dm mm 2式中：dw、dm—工件待加工和已加工表面直徑，mm。

工件上由主切削刃形成的那部分表面是過(guò)渡表面。

四、切削層參數(shù)

切削層是指切削過(guò)程中，由刀具切削部分的一個(gè)單一動(dòng)作(如車削時(shí)工件轉(zhuǎn)一圈，車刀主切削刃移動(dòng)一段距離)所切除的工件材料層。它決定了切屑的尺寸及刀具切削部分的載荷。切削層的尺寸和形狀，通常是在切削層尺寸平面中測(cè)量的，如圖1-3所示。

(1)切削層公稱橫截面積AD 在給定瞬間，切削層在切削層尺寸平面里的實(shí)際橫截面積，單位為mm2。

(2)切削層公稱寬度bD 在給定瞬間，作用于主切削刃截形上兩個(gè)極限點(diǎn)間的距離，在切削層尺寸平面中測(cè)量，單位為mm。

(3)切削層公稱厚度hD 同一瞬間切削層公稱橫截面積與其公稱寬度之比，單位為mm。由定義可知

 AD?bDhDmm2

因AD不包括殘留面積，而且在各種加工方法中AD與進(jìn)給量和背吃刀量的關(guān)系不同，所以AD不等于f和aP的積。只有在車削加工中，當(dāng)殘留面積很小時(shí)才能近似地認(rèn)為它們相等，即

AD?fap mm

第五篇：難加工材料的切削加工技術(shù)

難加工材料的切削加工技術(shù)

潘 飛

（常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械工程系

江蘇

常州

213011）

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)材料的要求也越高，對(duì)切削加工也提出了更高的要求。本文針對(duì)這一問(wèn)題，著重講述切削難加工材料應(yīng)考慮的幾個(gè)方面。

關(guān)鍵詞：難加工材料；切削加工

近年來(lái)，機(jī)械產(chǎn)品多功能、高功能化的發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁，要求零件必須實(shí)現(xiàn)小型化、微細(xì)化。為了滿足這些要求，則所用材料必須具有高硬度、高韌性和高耐磨性，而具有這些特性的材料其加工難度也特別大，因此又出現(xiàn)了新的難加工材料。難加工材料就是這樣隨著時(shí)代的發(fā)展及專業(yè)領(lǐng)域的不同而出現(xiàn)，其特有的加工技術(shù)也隨著時(shí)代及各專業(yè)領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)而不斷向前發(fā)展。另一方面，隨著信息化社會(huì)的到來(lái)，難加工材料切削技術(shù)信息也可通過(guò)因特網(wǎng)互相交流，因此，今后有關(guān)難加工材料切削加工的數(shù)據(jù)等信息將會(huì)更加充實(shí)，加工效率也必然會(huì)進(jìn)一步提高。難加工材料的界定及具體品種，隨時(shí)代及專業(yè)領(lǐng)域而各有不同。

一、切削領(lǐng)域中的難加工材料

在切削加工中，通常出現(xiàn)的刀具磨損包括如下兩種形態(tài)：(1)由于機(jī)械作用而出現(xiàn)的磨損，如崩刃或磨粒磨損等；(2)由于熱及化學(xué)作用而出現(xiàn)的磨損，如粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等磨損，以及由切削刃軟化、溶融而產(chǎn)生的破斷、熱疲勞、熱龜裂等。切削難加工材料時(shí)，在很短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)上述刀具磨損，這是由于被加工材料中存在較多促使刀具磨損的因素。例如，多數(shù)難加工材料均具有熱傳導(dǎo)率較低的特點(diǎn)，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量很難擴(kuò)散，致使刀具刃尖溫度很高，切削刃受熱影響極為明顯。這種影響的結(jié)果會(huì)使刀具材料中的粘結(jié)劑在高溫下粘結(jié)強(qiáng)度下降，WC(碳化鎢)等粒子易于分離出去，從而加速了刀具磨損。另外，難加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高溫條件下產(chǎn)生反應(yīng)，出現(xiàn)成分析出、脫落，或生成其他化合物，這將加速形成崩刃等刀具磨損現(xiàn)象。在切削高硬度、高韌性被加工材料時(shí)，切削刃的溫度很高，也會(huì)出現(xiàn)與切削難加工材料時(shí)類似的刀具磨損。如切削高硬度鋼時(shí)，與切削一般鋼材相比，切削力更大，刀具剛性不足將會(huì)引起崩刃等現(xiàn)象，使刀具壽命不穩(wěn)定，而且會(huì)縮短刀具壽命，尤其是加工生成短切屑的工件材料時(shí)，會(huì)在切削刃附近產(chǎn)生月牙洼磨損，往往在短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)刀具破損。在切削超耐熱合金時(shí)，由于材料的高溫硬度很高，切削時(shí)的應(yīng)力大量集中在刃尖處，這將導(dǎo)致切削刃產(chǎn)生塑性變形；同時(shí)，由于加工硬化而引起的邊界磨損也比較嚴(yán)重。由于這些特點(diǎn)，所以要求用戶在切削難加工材料時(shí)，必須慎重選擇刀具品種和切削條件，以獲得理想的加工效果。

二、難加工材料在切削加工中應(yīng)注意的問(wèn)題

切削加工大致分為車削、銑削及以中心齒為主的切削(鉆頭、立銑刀的端面切削等)，這些切削加工的切削熱對(duì)刃尖的影響也各不相同。車削是一種連續(xù)切削，刃尖承受的切削力無(wú)明顯變化，切削熱連續(xù)作用于切削刃上；銑削則是一種間斷切削，切削力是斷續(xù)作用于刃尖，切削時(shí)將發(fā)生振動(dòng)，刃尖所受的熱影響，是切削時(shí)的加熱和非切削時(shí)的冷卻交替進(jìn)行，總的受熱量比車削時(shí)少。銑削時(shí)的切削熱是一種斷續(xù)加熱現(xiàn)象，刀齒在非切削時(shí)即被冷卻，這將有利于刀具壽命的延長(zhǎng)。日本理化研究所對(duì)車削和銑削的刀具壽命作了對(duì)比試驗(yàn)，銑削所用刀具為球頭立銑刀，車削為一般車刀，兩者在相同的被加工材料和切削條件(由于切削方式不同，切削深度、進(jìn)給量、切削速度等只能做到大體一致)及同一環(huán)境條件下進(jìn)行切削對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，銑削加工對(duì)延長(zhǎng)刀具壽命更為有利。利用帶有中心刃(即切削速度=0m/min的部位)的鉆頭、球頭立銑刀等刀具進(jìn)行切削時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)靠近中心刃處工具壽命低下的情況，但仍比車削加工時(shí)強(qiáng)。在切削難加工材料時(shí)，切削刃受熱影響較大，常常會(huì)降低刀具壽命，切削方式如為銑削，則刀具壽命會(huì)相對(duì)長(zhǎng)一些。但難加工材料不能自始至終全部采用銑削加工，中間總會(huì)有需要進(jìn)行車削或鉆削加工的時(shí)候，因此，應(yīng)針對(duì)不同切削方式，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，提高加工效率。

三、切削難加工材料用的刀具材料

立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)的高溫硬度是現(xiàn)有刀具材料中最高的，最適合用于難加工材料的切削加工。新型涂層硬質(zhì)合金是以超細(xì)晶粒合金作基體，選用高溫硬度良好的涂層材料加以涂層處理，這種材料具有優(yōu)異的耐磨性，也是可用于難加工材料切削的優(yōu)良刀具材料之一。難加工材料中的鈦、鈦合金由于化學(xué)活性高，熱傳導(dǎo)率低，可選用金剛石刀具進(jìn)行切削加工。CBN燒結(jié)體刀具適用于高硬度鋼及鑄鐵等材料的切削加工，CBN成分含量越高，刀具壽命也越長(zhǎng)，切削用量也可相應(yīng)提高。據(jù)報(bào)道，目前已開(kāi)發(fā)出不使用粘結(jié)劑的CBN燒結(jié)體。金剛石燒結(jié)體刀具適用于鋁合金、純銅等材料的切削加工。金剛石刀具刃口鋒利，熱傳導(dǎo)率高，刃尖滯留的熱量較少，可將積屑瘤等粘附物的發(fā)生控制在最低限度之內(nèi)。在切削純鈦和鈦合金時(shí)，選用單晶金剛石刀具切削比較穩(wěn)定，可延長(zhǎng)刀具壽命。涂層硬質(zhì)合金刀具幾乎適用于各種難加工材料的切削加工，但涂層的性能(單一涂層和復(fù)合涂層)差異很大，因此，應(yīng)根據(jù)不同的加工對(duì)象，選用適宜的涂層刀具材料。據(jù)報(bào)道，最近已開(kāi)發(fā)出金剛石涂層硬質(zhì)合金和DLC(Diamond Like Carbon)涂層硬質(zhì)合金，使涂層刀具的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，并已可用于高速切削加工領(lǐng)域。

四、切削難加工材料的刀具形狀

在切削難加工材料時(shí)，刀具形狀的最佳化可充分發(fā)揮刀具材料的性能。選擇與難加工材料特點(diǎn)相適應(yīng)的前角、后角、切入角等刀具幾何形狀和對(duì)刃尖進(jìn)行適當(dāng)處理，對(duì)提高切削精度和延長(zhǎng)刀具壽命有很大的影響，因此，在刀具形狀方面決不能掉以輕心。但是，隨著高速銑削技術(shù)的推廣應(yīng)用，近來(lái)已逐漸采用小切深以減輕刀齒負(fù)荷，采用逆銑并提高進(jìn)給速度，因此，對(duì)切削刃形狀的設(shè)計(jì)思路也有所改變。對(duì)難加工材料進(jìn)行鉆削加工時(shí)，增大鉆尖角，進(jìn)行十字形修磨，是降低扭矩和切削熱的有效途徑，它可將切削與切削面的接觸面積控制在最小范圍之內(nèi)，這對(duì)延長(zhǎng)刀具壽命和提高切削條件十分有利。鉆頭在鉆孔加工時(shí)，切削熱極易滯留在切削刃附近，而且排屑也很困難，在切削難加工材料時(shí)，這些問(wèn)題更為突出，必須給以足夠的關(guān)注。

為了便于排屑，通常在鉆頭切削刃后側(cè)設(shè)有冷卻液噴出口，可供給充足的水溶性冷卻液或霧狀冷卻劑等，使排屑變得更為順暢，這種方式對(duì)切削刃的冷卻效果也很理想。近年來(lái)，已開(kāi)發(fā)出一些潤(rùn)滑性能良好的涂層物質(zhì)，這些物質(zhì)涂鍍?cè)阢@頭表面后，用其加工3～5D的淺孔時(shí)，可采用干式鉆削方式?？椎木庸v來(lái)采用鏜削方式，不過(guò)近來(lái)已逐漸由傳統(tǒng)的連續(xù)切削方式改變?yōu)椴捎玫雀呔€切削這類間斷切削方式，這種方式對(duì)提高排屑性能和延長(zhǎng)工具壽命均更為有利。因此，這種間斷切削用的鏜削刀具設(shè)計(jì)出來(lái)后，立即被應(yīng)用于汽車零件的CNC切削加工。在螺紋孔加工方面，目前也采用螺旋切削插補(bǔ)方式，切螺紋用的立銑刀已大量投放市場(chǎng)。如上所述，這種由原來(lái)連續(xù)切削向間斷切削的轉(zhuǎn)換，是隨著對(duì)CNC切削理解的加深而進(jìn)行的，這是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。采用此種切削方式切削難加工材料時(shí)，可保持切削的平穩(wěn)性，且有利于延長(zhǎng)工具壽命。

五、難加工材料的切削條件

難加工材料的切削條件歷來(lái)都設(shè)定得比較低，隨著刀具性能的提高，高速高精度CNC機(jī)床的出現(xiàn)，以及高速銑削方式的引進(jìn)等，目前，難加工材料的切削已進(jìn)入高速加工、刀具長(zhǎng)壽命化的時(shí)期?，F(xiàn)在，采用小切深以減輕刀具切削刃負(fù)荷，從而可提高切削速度和進(jìn)給速度的加工方式，已成為切削難加工材料的最佳方式。當(dāng)然，選擇適應(yīng)難加工材料特有性能的刀具材料和刀具幾何形狀也極為重要，而且應(yīng)力求刀具切削軌跡的最佳化。例如，鉆削不銹鋼等材料時(shí)，由于材料熱傳導(dǎo)率很低，因此，必須防止切削熱大量滯留在切削刃上，為此應(yīng)盡可能采用間斷切削，以避免切削刃和切削面摩擦生熱，這將有助于延長(zhǎng)工具壽命和保證切削的穩(wěn)定。用球頭立銑刀對(duì)難加工材料進(jìn)行粗加工時(shí)，工具形狀和夾具應(yīng)很好配合，這樣可提高刀具切削部分的振擺精度和夾持剛性，以便在高速回轉(zhuǎn)條件下，保證將每齒進(jìn)給量提高到最大限度，同時(shí)也可延長(zhǎng)工具壽命。

如前所述，難加工材料的最佳切削方法是不斷發(fā)展的，新的難加工材料不斷出現(xiàn)，對(duì)新材料的加工總是不斷困擾著工程技術(shù)人員。最近，新型加工中心、切削工具、夾具及CNC切削等技術(shù)發(fā)展非常迅速，而且在切削加工之外，CNC磨削、CNC電加工等技術(shù)也得到空前的發(fā)展，難加工材料的加工技術(shù)選擇范圍已大為擴(kuò)展。當(dāng)然，有關(guān)難加工材料加工信息的收集與對(duì)該技術(shù)的深入理解，還不能盡如人意，正因?yàn)槿绱?，而?duì)難加工材料的不斷涌現(xiàn)，人們總是感到加工技術(shù)有些力不從心。例如，前述車削加工由連續(xù)切削向間斷切削轉(zhuǎn)換，便有利于延長(zhǎng)工具壽命，新型涂層硬質(zhì)合金刀具的使用，使難加工材料切削技術(shù)水平得到進(jìn)一步提高。在難加工材料的切削加工中應(yīng)特別重視工具壽命的穩(wěn)定，不僅工件材料要和刀具性能妥善配伍，而且對(duì)加工尺寸、加工表面粗糙度、形狀精度等的要求也極嚴(yán)格，因此，不僅應(yīng)特別注意刀具選用，對(duì)工件的夾持方式等相關(guān)技術(shù)也不能掉以輕心。今后，難加工材料零件的加工將采取CAD/CAM、CNC切削加工等計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)方式，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)的建構(gòu)、工具設(shè)計(jì)與制作等工具管理系統(tǒng)的完善，都極為重要。難加工材料切削加工中，適用的刀具、夾具、工序安排、工具軌跡的確定等有關(guān)切削條件的數(shù)據(jù)，均應(yīng)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)加以積累，使零件生產(chǎn)方式沿著以IT化為基礎(chǔ)的方向發(fā)展，這樣，難加工材料的切削加工技術(shù)才能較快地步入一個(gè)新的階段。